基于主从博弈理论的共享储能与综合能源微网优化运行研究

综合能源微网与共享储能在提高系统能源利用率方面具有显著效益,逐渐成为目前研究热点,如何建立一套共享储能背景下综合能源微网优化运行模型是当下亟待解决的问题。文章首先介绍系统运行框架,分析系统内各利益体的功能。然后,分别针对微网运营商、共享储能服务商以及用户聚合商建立优化运行模型。分析微网运营商与用户聚合商间的博弈关系,提出共享储能背景下微网运营商与用户聚合商间的Stackelberg博弈模型,并证明Stackelberg均衡解的存在性与唯一性。最后,在MATLAB平台上进行算例仿真,通过Yalmip工具与CPLEX求解器进行建模与求解,利用启发式算法与求解器结合的方法优化微网运营商与用户聚合商的策略。结果表明,所提模型不仅能有效权衡微网运营商与用户聚合商的利益,也能够实现用户聚合商与共享储能运营商的收益双赢,采用的求解算法能够保护微网运营商与用户聚合商间的数据隐私。     

基于综合需求响应和主从博弈的多微网综合能源系统优化调度策略

随着园区综合能源系统的发展,在同一配电区域往往存在多个园区微网综合能源系统,形成多微网综合能源系统或称冷热电联供多微网系统.针对含电能交互的多微网综合能源系统,提出一种基于综合需求响应和主从博弈优化调度策略.首先,建立包含可转移可中断电负荷、可转移不可中断电负荷、灵活的热负荷和冷负荷等多类型负荷的综合需求响应模型.之后...     

基于主从博弈的楼宇微网优化运行

楼宇微网BMG(building microgrid)优化需兼顾提高不同主体的利益,传统优化难以满足需求,因此通过博弈论对BMG供需两侧协调优化进行研究。建立以运营商为领导者、楼宇用户为跟随者的主从博弈模型。在供能侧以运营商收益最大为目标,提出运营商灵活切换模式,并分析不同模式下供能模型选择策略,在证明Stackelberg均衡解存在性和唯一性后,采用提出的自适应差分进化算法优化供能侧。在用户侧考虑用户的综合需求响应IDR(integrated demand response),通过内部能源价格,以最大消费者剩余为目标来调整各用户用能策略。最后,通过算例仿真,验证所提方法和策略能够有效提高系统中各主体的收益。     

基于博弈的多综合能源微网系统优化运行策略

针对考虑综合需求响应和电能交互的冷热电联供多综合能源微网系统,提出一种基于博弈的多综合能源微网优化运行策略。首先,建立各微网运营商与用户之间的双层主从博弈模型,并利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件和强对偶定理将双层优化模型转化为单层线性优化模型,以便于快速求解;其次,利用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers, ADMM)对合作联盟中各微网运营商进行分布式优化求解,以保护各微网运营商的信息隐私,针对含电能互济的微网运营商之间利益分配问题,提出基于Shapley值法的合作博弈运行策略;最后,通过算例仿真验证了所提模型和方法的有效性。     

计及用户用能行为的综合能源微网运营商与负荷聚合商主从博弈策略

为了提高综合能源微网的效益,分别从用户侧与供能侧考虑,建立了基于主从博弈的负荷聚合商与综合能源微网运营商的双层优化博弈模型。首先,考虑用户的能动作用,计及了用户侧的多能互补特性,分析了用户的用能行为;其次,考虑了用户用能的边际效用,提出了以用户满意度最大为目标的负荷聚合商优化模型,制定负荷聚合商的购能计划;同时,建立了以收益最大化为目标的综合能源系统运营商定价策略模型,构建合理的价格激励机制;然后利用Karush-Kuhn-Tucker (KKT)条件转换将双层模型转化为单层模型,并利用McCormick Envelopes法将原双线性非凸问题进行凸松弛并求解。算例仿真结果表明该方法能够促进系统供能侧与用户侧的互动,在提高用户侧用能满意度的同时也提高了综合能源微网供能侧的收益,有利于综合能源系统的整体发展。     

考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化运行

区域综合能源系统是解决社会能源利用效率低以及可再生清洁能源难以消纳问题的有效途径之一。基于电力负荷与热力负荷在综合能源管理中具有相似的可调度价值,提出了一种考虑电热多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型。首先,在电力负荷价格型需求响应的基础上,分析了热力负荷具有传输延迟、供热舒适度模糊性等固有特点,可作为柔性负荷参与到优化调度中,即热力需求响应;其次建立了包含风电、光伏、燃气轮机、余热锅炉、储能设备、燃气锅炉、以及电热负荷构成的热电联供型园区微网模型,以系统综合运行成本最小为目标函数。算例仿真结果表明,综合需求响应的应用提高了园区微网热电生产的灵活性,考虑电热力多负荷综合需求响应比单一考虑需求响应可有效地减少弃风、弃光,降低需求侧用户的总能源消耗成本以及系统的运行成本,提高能源利用效率,实现系统环保经济运行。     

基于混合博弈的配电网与多综合能源微网优化运行

该文研究了同一配电网下的多个综合能源微网(integrated energy microgrids,IEM)的协同管理问题,旨在通过配电网运营商(distribution system operator,DSO)制定电能价格以协调IEM联盟的机组调度、需求响应和成员间的点对点(peer-to-peer,P2P)电能交易。首先,构建了DSO与IEM联盟能源交易框架,分析了DSO与IEM联盟的博弈关系。其次,将主从博弈与合作博弈相结合,建立了DSO与IEM联盟混合博弈优化模型,其中DSO为领导者,以最大化自身效益为目标,通过制定电能价格引导IEM联盟运行优化;IEM联盟为跟随者,以最大化自身效益为目标,通过合作对DSO的决策进行响应。基于纳什谈判理论,将IEM模型等效为联盟效益最大化和合作收益分配2个子问题,以保证IEM联盟的合作收益能在联盟成员之间公平分配。最后,利用二分法分布式优化算法结合交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM)求解所构建的模型。结果表明,该文提出的混合博弈模型有效协调了IEM联盟的运行优化,并实现了IE...     

考虑低碳需求响应及主从博弈的综合能源系统低碳优化调度

随着能源绿色转型要求的不断提高,为实现综合能源系统低碳经济调度,除考虑源侧减碳策略外,需求侧减碳潜力也值得挖掘。兼顾源荷,提出一种考虑低碳需求响应及供需主从博弈的综合能源系统优化调度模型。首先,在供能侧考虑碳交易机制,采用碳排放流模型将供能侧的碳排放折算到用户侧;然后,从用户侧角度考虑碳排放问题,提出激励型低碳需求响应模型,以引导供能侧的低碳调度;其次,采用主从博弈模型形成供能侧与用户侧间的互动,得到合理、有效的激励方案,进一步挖掘用户侧减碳潜力;最后,通过算例仿真结果验证所提方法的有效性,在保证经济性的同时减少了系统碳排放量。     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

基于合作博弈的需求侧响应下光储微电网优化配置

在电力市场环境下,考虑需求侧响应和储能系统对微电网的影响,通过合作博弈的方式进行系统联合优化配置。提出一种在需求侧用户适当转移负荷的情况下实行分时电价的微电网运行策略,用于实现微电网收益最大化和最优可靠性。首先,建立了转移负荷的用户、分时电价下进行负荷响应的用户和储能系统的目标函数和模型。其次,利用合作博弈的方式将三方进行联合优化配置,采用迭代算法求出了三方联合优化纳什(Nash)均衡点(最优配置方案)。基于此提出系统联合优化运行策略。将该模型和算法应用于甘肃某一实际光伏微网系统,验证了其有效性。     

含电、气、热3种储能的微网综合能源系统经济优化运行

风电的反调峰特性和供暖季"以热定电"模式导致弃风现象严重,造成能源浪费。随着能源互联网的推进和综合能源系统的发展以及各种储能方式的出现,通过建立含有电、气、热3种储能方式的综合能源系统的运行方式,可以提高风电的利用率。将蓄电池、蓄热电锅炉和电转气(P2G)技术应用于微网系统,以成本费用最小为目标函数,建立微网综合能源系统的经济优化运行模型。对比分析了4种方案,通过算例验证方案的可行性,分析风电出力和负荷不确定性对效益的影响。结果表明含有3种储能方式的综合能源系统可以减少弃风电量,降低环境污染治理费用,提高经济效益,具有良好的应用前景。     

计及综合需求响应不确定性的园区综合能源系统优化运行模型

综合需求响应(IDR)能够提升园区综合能源系统(PIES)的运行经济性、灵活性和可靠性,实现PIES供需双侧的协同效益.针对PIES实际运行中的IDR不确定性问题,提出了计及IDR不确定性的PIES优化运行模型.首先,分别建立基于消费者心理学原理的可转移电负荷和可替代负荷响应不确定性模型.然后,根据热用户温度感知模糊性...     

考虑需求侧电热气负荷响应的区域综合能源系统优化运行

作为能源互联网的基础,综合能源系统将是未来能源发展的重要方式,实现区域内综合能源系统的协调运行会变得至关重要。在考虑到需求侧天然气与电能同样具有商品属性,类比电负荷的峰谷分时电价策略,首先搭建天然气和电能峰谷分时价格及热能负荷响应数学模型。其次建立了以运行成本最低为目标函数,对供需平衡和供储能设备等设立约束的电热气联合供应的区域综合能源系统模型。算例分析表明,考虑到电热气需求侧响应将会优于不考虑或者只考虑单一和两者响应,可达到运行成本更低、削峰填谷、减少弃风弃光和提高能源利用率等优势。     

分时电价背景下综合能源需求响应优化建模

峰谷分时电价是一种有效的价格型需求响应策略,通过合理的分时电价能为能源需求方提供充分高效的价格信号,从而实现能源需求削峰填谷的目标;而综合能源系统将电、热、冷、气等多种能源形式耦合起来,并能通过一定的调度策略实现不同能源形式之间的经济调度。在此背景下,首先,利用能源集线器建模技术实现对综合能源系统内各参与单元的有效建模;其次,将传统的针对电负荷的需求响应研究延伸到对冷、热负荷的需求响应研究,建立一个包含电、热、冷负荷需求响应的综合能源需求响应模型,并采用matlab平台下的YALMIP/CPLEX优化求解器进行模型求解;最后,通过对不同场景的算例仿真结果表明,在分时电价背景下考虑综合能源需求响应不仅有利于负荷的削峰填谷,还对系统的调度经济性有一定的提升作用。     

计及需求响应的海岛微电网群优化运行研究

在海岛可再生能源替代与电动汽车技术大规模应用的背景下,为解决偏远海岛居民的用电需求,提出了计及需求响应的电动汽车接入海岛微电网群的优化方法。首先,根据实际监测数据集对电动汽车充电行为建模,对比多种分布形式的联合评价和指标,得到拟合较好的概率分布函数。其次,选取多个海岛构成低碳化海岛能源系统,在考虑可再生能源渗透率和用户满意度的前提下,建立了以海岛微电网群的经济性和环保效益最优为目标的微电网群优化模型,利用蜘蛛蜂优化(spider wasp optimization, SWO)算法求解。最后,以浙江某海岛群为例进行验证,算例结果表明,所提海岛微电网群优化模型能够在满足可再生能源高渗透率的场景下,有效降低系统成本,更具经济性。     

多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统优化调度

对源侧进行低碳化改造、荷侧辅以综合需求响应策略有利于“双碳”目标的实现。为此,提出一种多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统低碳优化调度策略。源侧在碳捕集电厂中引入储液罐,形成碳捕集电厂的综合灵活运行方式,并构建计及碳捕集电厂和电转气设备的新型联合运行模型;在荷侧分析需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性,建立不同时间尺度下的价格型、激励型需求响应模型,通过源荷协调配合提升系统的低碳性能;提出源荷互补的综合能源系统多时间尺度低碳调度策略,构建含综合需求响应的日前-日内-实时调度模型。算例结果表明,所提模型能够充分利用源荷资源参与调节,实现系统低碳、经济、稳定运行。     

需求侧响应下的微网源-网-荷互动优化运行

微电网是利用可再生能源的主要方式之一,是典型的"源-网-荷"一体化系统,与智能电网、需求侧管理、分布式电源等技术联系紧密,目前已经成为能源研究的重要领域。本文通过考虑微网内源侧的不同类型分布式能源运行特点、负荷侧的不同类型需求侧响应方式以及网侧的电压约束等,建立了微网源-网-荷互动优化运行数学模型,通过滚动优化算法进行仿真分析。算例分析表明,利用本文提出需求侧响应下的管理系统模型,不仅提高了电网用电的经济性和环境友好性,而且降低了微网的负荷峰值和负荷冲击,提高了用电效率。     

基于机会约束规划的综合能源微网群协调运行策略研究

随着我国分布式能源系统的迅速发展,在用能侧出现大量的综合能源微网,而相邻综合能源微网以微网群的形式协同运行将是综合能源微网今后发展的重要趋势.基于此,提出了一种适用于综合能源微网群的协调运行方法.该方法旨在协调分属不同利益主体的综合能源微网,在共享有限信息和彼此独立决策的条件下,寻求微网群系统的最优运行方案.考虑到综合...     

含储能的冷热电联供分布式综合能源微网优化运行

分布式综合能源微网(DIEM)具有冷/热/电/气多能耦合的典型特征,如何进行包含冷热电联供(CCHP)和多种储能设备的运行优化,一直是现阶段研究工作的重点和难点之一。文中建立了储能设备和CCHP系统模型,基于电/冷/热和烟气余热,利用平衡等式约束、储能设备充放能约束以及系统各个设备上下限约束,并通过配置权重系数,以一个运行周期内运维总成本和CO 2总排放量为综合运行优化目标。构建了某大学城典型场景,以储能设备为例,配置储冷设备的容量分别为0 MW,2 MW,4 MW,分析了储能容量对DIEM运行优化的影响。配置合适的储能设备容量,一个周期内的综合运行优化目标越低,越能兼顾经济性和碳排放要求。